基于Internet的嵌入式多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)

1 系統(tǒng)硬件設計
整個遠程多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)分為上位機和下位機兩大部分：
上位機為遠端監(jiān)控模塊，含PC機內(nèi)人機交互界面、聲光報警系統(tǒng)和打印機等。主要是在Windows環(huán)境下通過VB開發(fā)上位機以太網(wǎng)通信軟件，具有以下功能：
數(shù)據(jù)采集及分析：實時監(jiān)測溫度數(shù)據(jù)并繪制溫度變化曲線圖，以便對溫度變化進行直觀分析。
系統(tǒng)設置 在線設置溫度上下限值。
溫度報警可根據(jù)設定好的溫度上下限值判斷是否觸發(fā)聲光報警。
遠程控制 根據(jù)已設溫度上下限值判斷是否遠控空調(diào)機進行現(xiàn)場溫度調(diào)節(jié)。
下位機為現(xiàn)場監(jiān)控設備，包括測溫模塊、處理控制模塊和Internet通信模塊三大部分。
整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，下面對各模塊作分別介紹。
(1)測溫模塊。該模塊使用6片Dallas最新數(shù)字溫度傳感器DS1825構(gòu)建多點溫度測量網(wǎng)絡，通過單總線連接到MCU通用I／O口。由于每片DS1825都有其單獨的識別碼，MCU通過單總線規(guī)定的時序要求就能與溫度傳感器網(wǎng)絡進行通信，獲取每片DS1825內(nèi)的溫度信息。DS1825是美國Dallas半異體公司繼DS18820之后最新推出的一種改進型智能數(shù)字溫度傳感器，與傳統(tǒng)熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式；可以分別在93．75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量采集；從DS1825讀出信息或?qū)懭胄畔H需要1根口線(單線接口)；溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可向所掛接的DS1825供電，而無需額外電源。使用DS1825可使整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。在此設定的DS1825分辨率為12位模式，即0．062 5℃。
實際溫度=溫度整數(shù)部分+溫度小數(shù)部分×0．062 5

(2)處理控制模塊。處理控制模塊由MCU控制器、1602 LCD液晶顯示器、外部數(shù)據(jù)存儲器24C04、穩(wěn)壓電源、時鐘振蕩電路、蜂鳴器、鍵盤矩陣和由繼電器控制的空調(diào)機等組成。MCU采用美國Atmel公司的8位C51單片機AT89S52，片內(nèi)含8 KB的E2PROM和256 B的RAM。該處理控制模塊的工作過程為：上電完成初始化后，MCU讀取存儲在外存24C04中的上次已設置好的溫度上下限值和保存的采樣間隔值，然后進入主循環(huán)。根據(jù)采樣間隔時間，MCU讀取各數(shù)字溫度傳感器DS1825內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，同時點亮LCD以便顯示當前所測溫度值，并根據(jù)已設置好的溫度上下限值來確定是否驅(qū)動蜂鳴器報警且控制空調(diào)機工作進行溫度調(diào)節(jié)。本模塊有良好的交互性能，利用鍵盤中斷可在線隨時設置溫度上下限值、采樣間隔時間值并可將這些數(shù)據(jù)保存至外存中。該模塊電路圖如圖2所示。

(3)Internet網(wǎng)絡通信模塊。要使單片機嵌入式系統(tǒng)接入Internel網(wǎng)絡，必須解決以太網(wǎng)的接入問題，就要用到專門的以太網(wǎng)控制器。本系統(tǒng)采用MCU+TCP／IP協(xié)議芯片相結(jié)合的Internet接入方案。具體來說：采用RTL8019AS以太網(wǎng)控制芯片，利用10Base-T布線標準通過雙絞線進行和上位機的以太網(wǎng)通信。RTL8019AS芯片是臺灣Realtek公司的基于ISA總線的10Mb／s以太網(wǎng)控制器芯片，它集成了介質(zhì)訪問控制子層(MAC)和物理層的功能，可以方便地設計基于ISA總線的通信系統(tǒng)，也可以比較簡單地與單片機進行接口。RTL8019AS內(nèi)嵌TCP／IP網(wǎng)絡通信協(xié)議，具有耗電量低、接口簡單、程序設計量少的優(yōu)點，是用來進行以太網(wǎng)接入Internet通信的理想芯片。系統(tǒng)上電后，MCU對RTL8019AS內(nèi)部寄存器進行設置和控制，完成復位和初始化后，就能正常地通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。